JP2014014028A - 光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システム - Google Patents
光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014014028A JP2014014028A JP2012150985A JP2012150985A JP2014014028A JP 2014014028 A JP2014014028 A JP 2014014028A JP 2012150985 A JP2012150985 A JP 2012150985A JP 2012150985 A JP2012150985 A JP 2012150985A JP 2014014028 A JP2014014028 A JP 2014014028A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- optical
- wavelength
- light
- pulsed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、ユビキタスアンテナシステムを用いたブロードバンド・ユビキタスネットワークにおいて、EVMを劣化させる要因の1つである光領域での同一波長による時分割多重信号を生成するため信号のマーク/スペースレベルでのパルス間干渉を抑圧できる光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、ブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムにおいて、パルス化した光搬送波を変調信号で変調する際に、パルス化した光搬送波を直接、変調信号で強度変調するのではなく、変調信号をAM/FM変換した後にパルス化した光搬送波を強度変調することで、簡易な光受信装置構成を用いつつ受信感度を改善することとした。
【選択図】図8
【解決手段】本発明は、ブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムにおいて、パルス化した光搬送波を変調信号で変調する際に、パルス化した光搬送波を直接、変調信号で強度変調するのではなく、変調信号をAM/FM変換した後にパルス化した光搬送波を強度変調することで、簡易な光受信装置構成を用いつつ受信感度を改善することとした。
【選択図】図8
Description
本発明は、ブロードバンド・ユビキタスネットワークにおける光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システムに関するものである。
近年の光アクセスシステムの高速化は著しく、高速通信サービスを提供するFTTH(Fiber To The Home)システムでは、現在通信速度1Gbpsの1GE−PON(Gigabit Ethernet(登録商標)−Passive Optical Network)が利用されているが、今後、更なる高速化を目指して10Gbpsの高速通信が可能な10GE−PONやそれに続く次世代PONシステムに関する検討がIEEEやFSAN(Full Service Access Network)等の標準化団体で活発に議論されている。一方、無線通信の分野では、従来の無線LAN規格であるIEEE802.11a/gとの下位互換性を保ちながら、実効速度100Mbps以上を実現する高速無線LAN規格であるIEEE802.11nや、最大37.5Mbpsの高速通信を実現する第3.9世代移動体通信の規格であるLTE(Long Term Evolution)のサービスが利用されている。更には、将来システムとして、国際電気通信連合無線通信部門(ITU−R:International Telecommunication Union−Radio communication sector)で検討されているIMT−Advancedにおいては新周波数帯を利用した最高1Gbps伝送の実現が想定されており、次世代の無線アクセスにおいても、ギガクラスの高速サービス実現への期待が高まってきている。
こうした中で、特に、無線通信における近年の特徴として、無線端末が多くの人々に普及してきたこと、無線LANや3Gなどの様々な無線通信サービスが混在していること、大容量でリアルタイム性を要求するデータのトラフィックが増加していることなどが挙げられる。これらの要求を満たすため、小規模な通信エリアをカバーするフェムトセル、電波形式を保存したまま無線信号を光ファイバで伝送するRoF(Radio on Fiber)技術、波長分割多重技術を用いて高速大容量通信が可能なFTTHシステムを実現するWDM−PON(Wavelength Division Multiplexing−Passive Optical Network)技術、空間分割多重を用いて無線伝送速度の高速化を実現するMIMO(Multiple−Input Multiple−Output)技術を組み合わせることで、無線基地局の柔軟な分散配置を可能とするシステム、すなわちブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムが提案されている(例えば、非特許文献1を参照。)。
図1にブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムの構成を示す。本システムは、WDM−PONアクセスネットワークにRoF技術を適用して、分散配置された無線基地局(BS:Radio Base Station)400のリモートアンテナとCS(Center Station)200の間が様々な電波形式の無線サービスに対してトランスペアレントに接続された多数のフェムトセルを構成するものである(例えば、非特許文献2を参照。)。なお、図1では、BSあたりのアンテナ数およびセルあたりのMIMOアンテナ数を2としているが、実際のシステムではそれらを2に限定する必要はない。本システムにより、様々な無線通信サービスが汎用的に利用できるアクセスネットワークの構築が可能となり、トラフィックやユーザの移動に対する高い柔軟性が得られ、様々な無線通信サービスが柔軟に提供されることにより、総合してギガビットクラスの大容量無線通信を実現することができる。
宮本健司、西海達也、東野武史、塚本勝俊、小牧省三、田代隆義、原一貴、谷口友宏、可児淳一、吉本直人、岩月勝美,"ブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステム−AP波長多重/セクタ・サービス時間多重実験−",MWP研究会,November 26,2010.
Katsumi Iwatsuki, Jun−ichi Kani, Hiro Suzuki, Masamichi Fujiwara, "Access and Metro Networks based on WDM Technologies",IEEE JLT,22,No.11,pp.2623−2630,2004.
池田智、他、「FM一括変換技術を用いた広域光映像配信」、2008年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、CS−5−4
川附隆人、他、「FM一括変換方式によるBS/CS110°信号の伝送方式(3)」、2007年電子情報通信学会ソサイエティ大会、B−8−19
M.Fujiwara,et al.,"Flattened optical multicarrier generation of 12.5 GHz spaced 256 channels based on sinusoidal amplitude and phase hybrid modulation,"Electronics Letters, Vol.37, No.15, 2001.
図1のブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムにおいて、1つのセルに着目した場合の構成を図2に示す。この場合、上り下りの波長数はそれぞれ2(上り/下りでは波長数の合計は4)、1つのセルを構成するBS数は2、BSあたりのアンテナ数は2、セルあたりのMIMOアンテナ数は2となる。本システムでは、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)技術を用いて、1つのBS毎に1つの波長を割り当てる方式を採用している。また、複数のMIMO信号が1つのチャネル上に多重されており、1つのBSに送られる2つの隣接セルへの信号の多重、すなわちセクタ多重と異なるサービスの信号(例えばIEEE802.11nの2.4GHz帯と5GHz帯の信号)の多重、すなわちサービス多重を時分割多重(TDM:Time Division Multiplexing)技術で実現する方式を採用している。
図3は本システムにおけるCS200およびBS400の構成の一例を示している。また、図4および図5は、図3における各ポイントでのタイムチャートを示している。
まず、CS200において、2つの波長のコヒーレント光搬送波(λ1、λ2)をLD(Laser Diode)201−1、201−2で発生させて波長合波器202で波長分割多重を行う(図4のa)。そしてSPG(Sampling Pulse Generator)203と光パルス変調器204を用いて各々の波長のコヒーレント搬送波からパルス化搬送光を生成する(図4のb)。波長分波器205を用いて各波長のパルス化搬送光を波長分割した後、それぞれの波長のパルス化搬送光を分岐光カプラ206により目的セルへ送信する2.4GHz帯のMIMO信号、隣接セルへ送信する2.4GHz帯のMIMO信号、目的セルへ送信する5GHz帯のMIMO信号、及び隣接セルへ送信する5GHz帯のMIMO信号用に分岐する(図4のc)。例えば、波長分波器205はAWG(Arrayed Waveguide Grating)で構成できる。そして、分岐されたパルス化搬送光を信号変調器207によってIEEE802.11n信号で変調する(図4のd)。
その後、隣接セルへ送信する2.4GHz帯と5GHz帯の変調信号を乗せた変調光を遅延回路209で遅延させ、目的セルへ送信する変調光と隣接セルへ送信する変調光を光合波器210で時間分割多重し(図4のe)、伝送信号光とする。更に、2.4GHz帯と5GHz帯の変調光を遅延回路211で遅延させ、光合波器212で時間分割多重し、伝送信号光とする。遅延回路209、合波器210、遅延回路211及び合波器212で4チャネルが順に時間分割多重できるように、遅延回路209及び211で遅延量が調整されている。波長λ2においても同様の過程を経て、λ1とλ2の伝送信号光を波長合波器213で波長分割多重し、光伝送路500へ送信する(図4のf)。例えば、波長合波器213はAWGで構成できる。
一方、CS200からの伝送信号光は、波長分波器300によって波長分割され、それぞれBS400−1およびBS400−2に送られる(図5のg)。例えば、波長分波器300はAWGで構成できる。各BS(400−1、400−2)で光信号をPD(Photo Diode)403で光−電気変換した後、目的セルへ送信する2.4GHz帯と5GHz帯のパルスされた変調信号をそれぞれ電気スイッチ404によって時分割分離(図5のh)。その後、パルス化された変調信号からBPF(Band Pass Filter)405によって変調信号を復元し、アンテナ406から送信する(図5のi)。なお、本来は各BS(400−1、400−2)に更に隣接セルへ送信される2.4GHz帯と5GHz帯のパルス信号を処理する電気スイッチ、BPFおよびアンテナが存在しているが、図3では省略している。
図3では、目的セルおよび隣接セルへ送信する2.4GHz帯の変調信号をLD201−1のコヒーレント光搬送波を分岐して各々の信号変調器207にて変調している構成を示しているが、目的セル及び隣接セルへの2.4GHz帯の変調信号を波長λ1の2台のLDを用いて変調する構成でもよい。また、パルス化搬送光を生成する際の光パルス変調器204および変調信号でパルス化搬送光を変調する信号変調器207は強度変調である。例えば、光パルス変調器204及び信号変調器207は、LN−MZM(Lithium Niobate−Mach Zehnder Modulator)やEAM(Electronic Absorption Modulator)などの外部変調器である。
しかしながら、上記の構成では、コヒーレンス性の高いLDを用いて光領域で同一波長のパルス化搬送光を時分割多重している。図6、図7は、一般的なLN−MZMとEAMの消光比を測定した結果を示しており、変調信号のON/OFF比は、20dB程度である。信号のOFFレベルは、完全に0レベルとはならない。図3のCS構成に示されるように目的セル、及び隣接セルへの2.4GHz帯変調信号を同一波長で合波すれば、信号のマーク/スペースレベル間で干渉が生じることになる。このため、上記の構成では、信号のマーク/スペースレベルでのパルス間干渉に起因するビート雑音によって受信感度が劣化することがあるという課題がある。
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、ユビキタスアンテナシステムを用いたブロードバンド・ユビキタスネットワークにおいて、EVM(Error Vector Magnitude)を劣化させる要因の1つである光領域での同一波長による時分割多重信号を生成するため信号のマーク/スペースレベルでのパルス間干渉を抑圧できる光通信方法、送信装置、受信装置、及び光通信システムを提供することを目的とする。
本願発明は、上記課題を解決するために、ブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムにおいて、パルス化した光搬送波を変調信号で変調する際に、パルス化した光搬送波を直接、変調信号で強度変調するのではなく、変調信号をAM/FM変換した後にパルス化した光搬送波を強度変調することで、簡易な光受信装置構成を用いつつ受信感度を改善することとした。
具体的には、本願発明は、サンプリングパルスでコヒーレント光搬送波をパルス化してパルス化搬送光を生成し、チャネル毎に異なる周波数の変調信号をAM/FM変換してRF(Radio Frequency)信号を生成し、前記パルス化搬送光をチャネル数だけ分岐して、チャネル毎に前記RF信号で強度変調して強度変調光を生成し、チャネル毎の前記強度変調光を時分割多重して伝送信号光として送信し、受信した前記伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成し、前記受信信号からパルス化されたRF信号をチャネル毎に時分割分離し、チャネル毎のパルス化されたRF信号からチャネル毎のRF信号を復元し、チャネル毎の前記RF信号をFM/AM変換してそれぞれ前記変調信号を再生する光通信方法である。
本願発明は、パルス化搬送光を生成する際、波長の異なる複数の前記コヒーレント光搬送波を波長分割多重した後、前記サンプリングパルスで一括してパルス化し、波長毎に波長分割分離して波長毎の前記パルス化搬送光とし、送信する際、波長毎の前記伝送信号光を波長分割多重して伝送信号光とし、受信信号を生成する際、波長分割多重された前記伝送信号光を波長毎に波長分割分離した後、光−電気変換して前記受信信号としてもよい。
具体的には、本願発明は、サンプリングパルスでコヒーレント光搬送波をパルス化してパルス化搬送光を生成するパルス化搬送光生成回路と、チャネル毎に異なる周波数の変調信号をAM/FM変換してRF信号を生成するAM/FM変換回路と、前記パルス化搬送光生成回路からの前記パルス化搬送光をチャネル数だけ分岐して、チャネル毎に前記AM/FM変換回路からの前記RF信号で強度変調して強度変調光を生成する強度変調光生成回路と、前記強度変調光生成回路からのチャネル毎の前記強度変調光を時分割多重して伝送信号光として送信する時分割多重回路と、を備える光送信装置である。
本願発明は、前記パルス化搬送光生成回路は、波長の異なる複数の前記コヒーレント光搬送波を波長分割多重した後、前記サンプリングパルスで一括してパルス化し、波長毎に波長分割分離して波長毎の前記パルス化搬送光を生成し、前記時分割多重回路は、波長毎の前記伝送信号光を波長分割多重して、波長分割多重された伝送信号光としてもよい。
本願発明は、受信した伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成する受信回路と、前記受信回路からの前記受信信号からパルス化されたRF信号をチャネル毎に時分割分離する時分割分離回路と、前記時分割分離回路からのチャネル毎の前記パルス化されたRF信号からチャネル毎のRF信号を復元するRF信号復元回路と、前記RF信号復元回路からのチャネル毎の前記RF信号をFM/AM変換してそれぞれ変調信号を再生するFM/AM変換回路と、を備える光受信装置である。
本願発明は、前記受信回路は、波長分割多重された前記伝送信号光を波長毎に波長分割分離した後、光−電気変換して前記受信信号としてもよい。
本願発明は、上記の光送信装置と、上記の光受信装置と、を有する光通信システムである。
本発明は、ユビキタスアンテナシステムを用いたブロードバンド・ユビキタスネットワークにおいて、EVMを劣化させる要因の1つである光領域での同一波長による時分割多重信号を生成するため信号のマーク/スペースレベルでのパルス間干渉を抑圧できる光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システムを提供することができる。
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
また、CSとBSは、送信側と受信側に限定するものではなく、受信側と送信側に入れ替わっても本願の技術思想を実現可能であることは、当業者にとって明白な事項である。
また、多重数等は、説明に記載の数値に限定されるものではなく、任意に設定可能である。
また、実施形態に記載の変調信号とは、RoF技術によって伝送する無線信号一般を示すものであり、それぞれ説明に記載の周波数(例えば、2.4GHz帯、5GHz帯等)は例示であって、これらの数値に限定されるものではない。無線種別方式(例えば、IEEE802.11n、MIMO等)についても、同様に例示であって、これらに限定されるものではない。
また、CSとBSは、送信側と受信側に限定するものではなく、受信側と送信側に入れ替わっても本願の技術思想を実現可能であることは、当業者にとって明白な事項である。
また、多重数等は、説明に記載の数値に限定されるものではなく、任意に設定可能である。
また、実施形態に記載の変調信号とは、RoF技術によって伝送する無線信号一般を示すものであり、それぞれ説明に記載の周波数(例えば、2.4GHz帯、5GHz帯等)は例示であって、これらの数値に限定されるものではない。無線種別方式(例えば、IEEE802.11n、MIMO等)についても、同様に例示であって、これらに限定されるものではない。
(実施形態1)
本実施形態は、CS−BS間の伝送に波長分割多重技術を適用しない例である。
本実施形態は、CS−BS間の伝送に波長分割多重技術を適用しない例である。
実施形態1の光通信システムの構成を図8に示す。本光通信システムは、変調信号をAM/FM変換した後に光信号を強度変調する光送信装置としてのCS200−0および、変調信号を再生する光受信装置としてのBS400’を有する。図8では時分割多重の多重数を2としている。まず、CS200−0においてコヒーレント光搬送波をLD201で発生させる。発生させたコヒーレント光搬送波を、サンプリングパルス発生回路(SPG)203と光パルス変調器204を用いてパルス化する。LD201、SPG203及び光パルス変調器204でパルス化搬送光生成回路を構成する。
AM/FM変換回路215は、Ch1とCh2の変調信号を、それぞれ、AM/FM変換する。一方、分岐光カプラ206ではパルス化搬送光を2分岐し、強度変調器207’はAM/FM変換したCh1とCh2の変調信号でそれぞれパルス化搬送光を強度変調して強度変調光を生成する。分岐光カプラ206及び強度変調器207’で強度変調光生成回路を構成する。
強度変調光Ch1の信号を遅延回路209で遅延させ、光合波器210で強度変調光Ch2と合波して伝送信号光を生成する。遅延回路209では、強度変調光Ch1と強度変調光Ch2が重ならないよう合波され、時分割多重機能を発揮する。さらに、伝送信号光として光伝送路500へ送信する。遅延回路209及び光合波器210で時分割多重回路を構成する。
AM/FM変換回路の構成の一例を、図9に示す(例えば、非特許文献3を参照。)。図9の構成では、変調信号でレーザダイオード(FM−LD)からの出力光をFM変調してFM変調光を生成する。さらに、FM変調光と局発LD(Local−LD)からの出力光とを合波してフォトダイオードで受光しビートを発生させることで、変調信号をAM/FM変換してRF信号を生成する。なお、FM−LD出力光の中心周波数とLocal−LD出力光の中心周波数の差は一定(Δf)となるよう制御を行うことで、変換されたRF信号の中心周波数が安定する。
AM/FM変換回路の構成の別の一例を、図10に示す(例えば、非特許文献4を参照。)。図10の構成では、レーザダイオード(LD)からの搬送波を位相変調器(PM−MOD)に入力し、変調信号でPM変調することでFM変調光を生成する。さらに、FM変調光と局発LD(Local−LD)からの出力光とを合波してフォトダイオードで受光しビートを発生させることで、変調信号をAM/FM変換してRF信号を生成する。なお、LDからの搬送波の中心周波数とLocal−LDの出力光の中心周波数の差は一定(Δf)となるよう制御を行うことで、変換されたRF信号の中心周波数が安定する。本構成は、LDでFM変調を行う必要が無いことから、低コストのLDを使用でき、また、LD間の中心周波数の制御も簡易である、という効果がある。
AM/FM変換回路の構成の別の一例を、図11に示す。本構成は図10において、複数のAM/FM変換回路間で、LDとLocal−LDを供用するものである。RF信号を発生させる基本原理は図10の構成と同じである。LD間の中心周波数の制御機構の数を削減できることから、図10の構成に比べ、更に低コスト化ができるという効果を有する。
AM/FM変換回路の構成の別の一例を、図12に示す。本構成は図10において、複数のAM/FM変換回路間で、LDとLocal−LDを供用するものである。本構成では、まず、LDの搬送波とLocal−LDの出力光の中心周波数差をΔfとし、両者をカプラで合波する(光スペクトル(1))。実線と点線は、それぞれLD出力光とLocal−LD出力光の光スペクトルを表す。なお、便宜上、実線を低周波側、点線を高周波側として記載したが、周波数の関係は逆でも良い。次に、合波したLDの搬送波とLocal−LDの出力光に強度変調器(IM−MOD)と位相変調器(PM−MOD)で、それぞれ、強度変調と位相変調を行う。この時、変調周波数および変調指数を最適化すると、LDの搬送波およびLocal−LDの出力光は、それぞれ、2Δf間隔にマルチキャリア化できる(変調周波数および変調指数設定については、非特許文献5を参照。)(光スペクトル(2))。実線と点線は、それぞれLDの搬送波とLocal−LDの出力光がマルチキャリア化した光スペクトルを表す。)。なお、隣接する光スペクトル(点線と実線)の周波数間隔はΔfである。次に光学フィルタにより、マルチキャリア化したLDの搬送波と、マルチキャリア化したLocal−LDの出力光を分離する。この光学フィルタには、例えば、周回性のあるマッハツェンダーフィルタ(MZ)が使用できるが、他の光学フィルタを用いても良い(光スペクトル(3)、(4))。次に、(3)、(4)のマルチキャリアを、それぞれ、光学フィルタによりシングルキャリアに分離する。この光学フィルタには、例えば、アレイ導波路グレーティング(AWG)が適用できるが、他の光学フィルタを用いても良い(光スペクトル(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10))。この内、LDの搬送波から生成したシングルキャリア(光スペクトル(5)、(7)、(9))をそれぞれ異なる位相変調器(PM−MOD)に入力し、これに対しそれぞれ異なる変調信号にてPM変調することでFM変調光を生成し、さらにこれとLocal−LDの出力光から生成したシングルキャリア(光スペクトル(6)、(8)、(10))とを合波してフォトダイオードで受光しビートを発生させることで、それぞれの変調信号を個別にAM/FM変換する。なお、合波してフォトダイオード入力するキャリアの組み合わせは、(5)と(6)、(7)と(8)、(9)と(10)のように、光スペクトルの周波数差がΔfであるものを選択する。本構成は、LD、Local−LD、ならびに、LD間の中心周波数の制御機構の数を削減できることから、図10の構成に比べ、更に低コスト化ができるという効果を有する。また、本構成は、変調信号毎に異なる周波数のキャリア(LDから生成した(5)、(6)、(7)、あるいは、Local−LDから生成した(6)、(8)、(10))を用いるため、図11の構成に比べ、多重反射による干渉が発生しないという効果も有する。
なお、AM/FM変換回路は、上記の構成以外であっても適用することができる。
BS400’では、受信回路を構成するPD(Photo Diode)403は、伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成する。その後、受信信号を分岐して、時分割分離回路を構成する電気スイッチ404によって、所望のチャネルのパルス化されたRF信号のみを取り出す。
RF信号復元回路を構成するBPF(Band Pass Filter)405は、エイリアス成分を削除することによって、チャネル毎のRF信号を復元する。FM/AM変換回路407は、チャネル毎のRF信号をFM/AM変換して元の変調信号を再生する。変調信号は、アンテナ406から送信される。
ここで、FM/AM変換回路の構成の一例を、図13に示す(例えば、非特許文献3を参照。)。ここに示す構成は遅延線を用いたもので、AM/FM変換されたRF信号を2分岐し、この内一方に遅延を与えてからAND(論理和)をとることで、このRF信号を元の変調信号に復元する。なお、FM/AM変換回路の構成は、他のものであっても適用することができる。
変調信号を強度変調して時分割多重した場合、図14に示すように先行パルスが漏れ込むことによってビート雑音の原因となるパルス間干渉(ISI:Intersymbol Interference)が発生し、BS400’にて再生した変調信号の特性が劣化するという問題があった。
本実施形態では、各変調信号が時分割多重される前にAM/FM変換されている。このため、EVMを劣化させる要因の1つである光領域での同一波長による時分割多重信号を生成するため信号のマーク/スペースレベルでのパルス間干渉を抑圧できることとなる。
また、ファイバ伝送区間での光多重反射による特性劣化も、同様に抑圧できることとなる。
更に、AM/FM変換されたRF信号は振幅が一定である為、CSの強度変調器からBSのBPFまでの区間において、変調信号の状態による振幅の変動が無く、リニアリティが確保できるので、直接変調信号を強度変調するよりもリニアリティの確保の観点で特性が向上するという効果が得られる。
(実施形態2)
実施形態2の光通信システムの構成を図15に示す。本光通信システムは、変調信号をAM/FM変換した後に光信号を強度変調する光送信装置としてのCS200−1および、変調信号を再生する光受信装置としてのBS400’を有する。図15では時分割多重の多重数を2としている。まず、CS200−1において複数の波長のコヒーレント光搬送波をLD201で発生させる。発生させたコヒーレント光搬送波を波長合波器202で波長分割多重する。波長分割多重されたコヒーレント光搬送波を、サンプリングパルス発生回路(SPG)203と光パルス変調器204を用いて一括してパルス化する。パルス化した後、波長分波器205で波長分割して波長毎のパルス化搬送光を生成する。LD201、波長合波器202、SPG203、光パルス変調器204及び波長分波器205でパルス化搬送光生成回路を構成する。
実施形態2の光通信システムの構成を図15に示す。本光通信システムは、変調信号をAM/FM変換した後に光信号を強度変調する光送信装置としてのCS200−1および、変調信号を再生する光受信装置としてのBS400’を有する。図15では時分割多重の多重数を2としている。まず、CS200−1において複数の波長のコヒーレント光搬送波をLD201で発生させる。発生させたコヒーレント光搬送波を波長合波器202で波長分割多重する。波長分割多重されたコヒーレント光搬送波を、サンプリングパルス発生回路(SPG)203と光パルス変調器204を用いて一括してパルス化する。パルス化した後、波長分波器205で波長分割して波長毎のパルス化搬送光を生成する。LD201、波長合波器202、SPG203、光パルス変調器204及び波長分波器205でパルス化搬送光生成回路を構成する。
AM/FM変換回路215は、Ch1とCh2の変調信号を、それぞれ、AM/FM変換する。一方、分岐光カプラ206ではパルス化搬送光を2分岐し、強度変調器207’はAM/FM変換したCh1とCh2の変調信号でそれぞれパルス化搬送光を強度変調して強度変調光を生成する。分岐光カプラ206及び強度変調器207’で強度変調光生成回路を構成する。
強度変調光Ch1の信号を遅延回路209で遅延させ、光合波器210で強度変調光Ch2と合波して伝送信号光を生成する。遅延回路209では、強度変調光Ch1と強度変調光Ch2が重ならないよう合波され、時分割多重機能を発揮する。さらに、波長合波器213は、同様に生成された他の波長の伝送信号光と合波し、波長分割多重された伝送信号光として光伝送路500へ送信する。遅延回路209及び光合波器210で時分割多重回路を構成する。
BS400’では、伝送信号光を波長分波器300で波長ごとに波長分割分離する。図15に示すように、波長分波器300はBS400’の外部に持たせてもよい。
受信回路を構成するPD(Photo Diode)403は、伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成する。その後、受信信号を分岐して、時分割分離回路を構成する電気スイッチ404によって、所望のチャネルのパルス化されたRF信号のみを取り出す。
RF信号復元回路を構成するBPF(Band Pass Filter)405は、エイリアス成分を削除することによって、チャネル毎のRF信号を復元する。FM/AM変換回路407は、チャネル毎のRF信号をFM/AM変換して元の変調信号を再生する。変調信号は、アンテナ406から送信される。
本実施形態では、波長の異なる複数のコヒーレント光搬送波を波長分割多重した後、サンプリングパルスで一括してパルス化し、波長毎に波長分割分離して波長毎のパルス化搬送光としているので、光パルス変調器を削減することができる。
変調信号を強度変調して時分割多重した場合、図14に示すように先行パルスが漏れ込むことによってビート雑音の原因となるパルス間干渉(ISI:Intersymbol Interference)が発生し、BS400’にて再生した変調信号の特性が劣化するという問題があった。
本実施形態では、各変調信号が時分割多重される前にAM/FM変換されている。このため、EVMを劣化させる要因の1つである光領域での同一波長による時分割多重信号を生成するため信号のマーク/スペースレベルでのパルス間干渉を抑圧できることとなる。
また、ファイバ伝送区間での光多重反射による特性劣化も、同様に抑圧できることとなる。
更に、AM/FM変換されたRF信号は振幅が一定である為、CSの強度変調器からBSのBPFまでの区間において、変調信号の状態による振幅の変動が無く、リニアリティが確保できるので、直接変調信号を強度変調するよりもリニアリティの確保の観点で特性が向上するという効果が得られる。
(実施形態3)
実施形態3の光通信システムの構成を図16に示す。本光通信システムは、CS200−2及びBS400’を有する。CS200−2と実施形態2のCS200−1とは、CS200−2が波長の異なる複数のLD201の代替として光周波数コム(Optical Frequency Comb Generator)201’を適用してコヒーレント光搬送波を発生させる点が相違する。コヒーレント光搬送波発生以降は実施形態2の説明と同様である。
実施形態3の光通信システムの構成を図16に示す。本光通信システムは、CS200−2及びBS400’を有する。CS200−2と実施形態2のCS200−1とは、CS200−2が波長の異なる複数のLD201の代替として光周波数コム(Optical Frequency Comb Generator)201’を適用してコヒーレント光搬送波を発生させる点が相違する。コヒーレント光搬送波発生以降は実施形態2の説明と同様である。
本実施形態の構成では、波長の異なる複数のコヒーレント光搬送波の発生に光周波数コムを用いているため、波長の異なるLDを不要とすることができる。
(実施形態4)
実施形態4の光通信システムの構成を図17に示す。本光通信システムは、CS200−3及びBS400”を有する。本光通信システムは、波長分割多重数をL、セクタ多重数をM、サービス多重数をNとした場合の構成である。各波長における時分割多重の多重数、すなわち変調信号チャネル数はセクタ多重数とサービス多重数の積となるためM×Nと表せる。例えば、図3の構成ではL=2、M=2、N=2に相当し、各波長における時分割多重の多重数はM×N=4となっている。
実施形態4の光通信システムの構成を図17に示す。本光通信システムは、CS200−3及びBS400”を有する。本光通信システムは、波長分割多重数をL、セクタ多重数をM、サービス多重数をNとした場合の構成である。各波長における時分割多重の多重数、すなわち変調信号チャネル数はセクタ多重数とサービス多重数の積となるためM×Nと表せる。例えば、図3の構成ではL=2、M=2、N=2に相当し、各波長における時分割多重の多重数はM×N=4となっている。
強度変調器207’でパルス化搬送光を強度変調した後、時分割多重回路(TDM)220で各強度変調光を時分割多重する。実施形態1で説明したように遅延回路と光合波器で時分割多重回路を構成してもよい。
以後の実施形態では、遅延回路と光合波器に代えて、時分割多重回路220として記載している。時分割多重回路以降は実施形態2の説明と同様である。
(実施形態5)
図18は、セルあたりのアンテナ数を3とした場合のユビキタスアンテナシステムの構成を示している。この場合、BS400”あたりのアンテナ数は6となり、したがってセクタ多重の多重数はM=6となる。図19は、図18のCS200−3およびBS400”の構成を示している。波長分割多重数Lは配置するBS数によって決まる。また、多重するサービスを図3の場合のようにIEEE802.11nの2.4GHz帯と5GHz帯の信号とすると、サービス多重数はN=2となり、したがって時分割多重の多重数はM×N=12となる。すなわち、本実施形態は実施形態4においてM×N=12である場合に相当する。
図18は、セルあたりのアンテナ数を3とした場合のユビキタスアンテナシステムの構成を示している。この場合、BS400”あたりのアンテナ数は6となり、したがってセクタ多重の多重数はM=6となる。図19は、図18のCS200−3およびBS400”の構成を示している。波長分割多重数Lは配置するBS数によって決まる。また、多重するサービスを図3の場合のようにIEEE802.11nの2.4GHz帯と5GHz帯の信号とすると、サービス多重数はN=2となり、したがって時分割多重の多重数はM×N=12となる。すなわち、本実施形態は実施形態4においてM×N=12である場合に相当する。
(実施形態6)
図20は、セルあたりのアンテナ数を4とした場合のユビキタスアンテナシステムの構成を示している。この場合、BS400”あたりのアンテナ数は4となり、したがってセクタ多重の多重数はM=4となる。図21は、図20のCS200−3およびBS400”の構成を示している。波長分割多重数Lは配置するBS数によって決まる。また、多重するサービスを図3の場合のようにIEEE802.11nの2.4GHz帯と5GHz帯の信号とすると、サービス多重数はN=2となり、したがって時分割多重の多重数はM×N=8となる。すなわち、本実施形態は実施形態4においてM×N=8である場合に相当する。
図20は、セルあたりのアンテナ数を4とした場合のユビキタスアンテナシステムの構成を示している。この場合、BS400”あたりのアンテナ数は4となり、したがってセクタ多重の多重数はM=4となる。図21は、図20のCS200−3およびBS400”の構成を示している。波長分割多重数Lは配置するBS数によって決まる。また、多重するサービスを図3の場合のようにIEEE802.11nの2.4GHz帯と5GHz帯の信号とすると、サービス多重数はN=2となり、したがって時分割多重の多重数はM×N=8となる。すなわち、本実施形態は実施形態4においてM×N=8である場合に相当する。
(実施形態7)
図22は、セルあたりのアンテナ数を6とした場合のユビキタスアンテナシステムの構成を示している。この場合、BS400”あたりのアンテナ数は3となり、したがってセクタ多重の多重数はM=3となる。図23は、図22のCS200−3およびBS400”の構成を示している。波長分割多重数Lは配置するBS数によって決まる。また、多重するサービスを図3の場合のようにIEEE802.11nの2.4GHz帯と5GHz帯の信号とすると、サービス多重数はN=2となり、したがって時分割多重の多重数はM×N=6となる。すなわち、本実施形態は実施形態4においてM×N=6である場合に相当する。
図22は、セルあたりのアンテナ数を6とした場合のユビキタスアンテナシステムの構成を示している。この場合、BS400”あたりのアンテナ数は3となり、したがってセクタ多重の多重数はM=3となる。図23は、図22のCS200−3およびBS400”の構成を示している。波長分割多重数Lは配置するBS数によって決まる。また、多重するサービスを図3の場合のようにIEEE802.11nの2.4GHz帯と5GHz帯の信号とすると、サービス多重数はN=2となり、したがって時分割多重の多重数はM×N=6となる。すなわち、本実施形態は実施形態4においてM×N=6である場合に相当する。
(他の実施形態)
以上の実施例では、便宜上、CS−BS間のネットワークトポロジをバス型として記述しているが、これに制限されるものではない。例えば、特許文献1に示されるようにリング構成、スター構成のトポロジーにおいても同様の効果を得ることができる。また、実施例で記述した遅延線は遅延を与えるものであれば光遅延回路でも伝送線路等でも良く、構成や材料に依らない。
以上の実施例では、便宜上、CS−BS間のネットワークトポロジをバス型として記述しているが、これに制限されるものではない。例えば、特許文献1に示されるようにリング構成、スター構成のトポロジーにおいても同様の効果を得ることができる。また、実施例で記述した遅延線は遅延を与えるものであれば光遅延回路でも伝送線路等でも良く、構成や材料に依らない。
100:携帯事業者コア網
200、200−0、200−1、200−2、200−3:セントラルステーション(CS)
201、201−1、201−2、201−L:レーザダイオード(LD)
201’:光周波数コム
202:波長合波器
203:サンプリングパルス発生回路(SPG)
204:光パルス変調器
205:波長分波器
206:分岐光カプラ
207:信号変調器
207’:強度変調器
209:遅延回路
210:光合波器
211:遅延回路
212:光合波器
213:波長合波器
215:AM/FM変換回路
220:時分割多重回路(TDM)
300:波長分波器
400、400’、400”、400−1、400−2:無線基地局(BS)
403:フォトダイオード(PD)
404:電気スイッチ
405:BPF
406:アンテナ
407:FM/AM変換回路
500:光伝送路
600:移動端末(UE)
200、200−0、200−1、200−2、200−3:セントラルステーション(CS)
201、201−1、201−2、201−L:レーザダイオード(LD)
201’:光周波数コム
202:波長合波器
203:サンプリングパルス発生回路(SPG)
204:光パルス変調器
205:波長分波器
206:分岐光カプラ
207:信号変調器
207’:強度変調器
209:遅延回路
210:光合波器
211:遅延回路
212:光合波器
213:波長合波器
215:AM/FM変換回路
220:時分割多重回路(TDM)
300:波長分波器
400、400’、400”、400−1、400−2:無線基地局(BS)
403:フォトダイオード(PD)
404:電気スイッチ
405:BPF
406:アンテナ
407:FM/AM変換回路
500:光伝送路
600:移動端末(UE)
Claims (8)
- サンプリングパルスでコヒーレント光搬送波をパルス化してパルス化搬送光を生成し、
チャネル毎に異なる周波数の変調信号をAM/FM変換してRF信号を生成し、
前記パルス化搬送光をチャネル数だけ分岐して、チャネル毎に前記RF信号で強度変調して強度変調光を生成し、
チャネル毎の前記強度変調光を時分割多重して伝送信号光として送信し、
受信した前記伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成し、
前記受信信号からパルス化されたRF信号をチャネル毎に時分割分離し、
チャネル毎のパルス化されたRF信号からチャネル毎のRF信号を復元し、
チャネル毎の前記RF信号をFM/AM変換してそれぞれ前記変調信号を再生する光通信方法。 - パルス化搬送光を生成する際、波長の異なる複数の前記コヒーレント光搬送波を波長分割多重した後、前記サンプリングパルスで一括してパルス化し、波長毎に波長分割分離して波長毎の前記パルス化搬送光とし、
送信する際、波長毎の前記伝送信号光を波長分割多重して伝送信号光とし、
受信信号を生成する際、波長分割多重された前記伝送信号光を波長毎に波長分割分離した後、光−電気変換して前記受信信号とすることを特徴とする請求項1に記載の光通信方法。 - サンプリングパルスでコヒーレント光搬送波をパルス化してパルス化搬送光を生成するパルス化搬送光生成回路と、
チャネル毎に異なる周波数の変調信号をAM/FM変換してRF信号を生成するAM/FM変換回路と、
前記パルス化搬送光生成回路からの前記パルス化搬送光をチャネル数だけ分岐して、チャネル毎に前記AM/FM変換回路からの前記RF信号で強度変調して強度変調光を生成する強度変調光生成回路と、
前記強度変調光生成回路からのチャネル毎の前記強度変調光を時分割多重して伝送信号光として送信する時分割多重回路と、
を備える光送信装置。 - 前記パルス化搬送光生成回路は、波長の異なる複数の前記コヒーレント光搬送波を波長分割多重した後、前記サンプリングパルスで一括してパルス化し、波長毎に波長分割分離して波長毎の前記パルス化搬送光を生成し、
前記時分割多重回路は、波長毎の前記伝送信号光を波長分割多重して、波長分割多重された伝送信号光とすることを特徴とする請求項3に記載の光送信装置。 - 受信した伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成する受信回路と、
前記受信回路からの前記受信信号からパルス化されたRF信号をチャネル毎に時分割分離する時分割分離回路と、
前記時分割分離回路からのチャネル毎の前記パルス化されたRF信号からチャネル毎のRF信号を復元するRF信号復元回路と、
前記RF信号復元回路からのチャネル毎の前記RF信号をFM/AM変換してそれぞれ変調信号を再生するFM/AM変換回路と、
を備える光受信装置。 - 前記受信回路は、波長分割多重された前記伝送信号光を波長毎に波長分割分離した後、光−電気変換して前記受信信号とすることを特徴とする請求項5に記載の光受信装置。
- 請求項3に記載の光送信装置と、請求項5に記載の光受信装置と、を有する光通信システム。
- 請求項4に記載の光送信装置と、請求項6に記載の光受信装置と、を有する光通信システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012150985A JP2014014028A (ja) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | 光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012150985A JP2014014028A (ja) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | 光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014014028A true JP2014014028A (ja) | 2014-01-23 |
Family
ID=50109466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012150985A Pending JP2014014028A (ja) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | 光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014014028A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111752016A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-10-09 | 东南大学 | 一种宽带集成的三向波分复用器 |
CN114039665A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-11 | 大连海事大学 | 一种用于RoF***的多载频生成和可靠传输方法 |
WO2022130505A1 (ja) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | 日本電信電話株式会社 | 光給電システム、光給電方法及び受電光通信装置 |
CN115913322A (zh) * | 2022-10-09 | 2023-04-04 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 星载一体化应用的光采样宽带射频信号处理方法及装置 |
-
2012
- 2012-07-05 JP JP2012150985A patent/JP2014014028A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111752016A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-10-09 | 东南大学 | 一种宽带集成的三向波分复用器 |
CN111752016B (zh) * | 2020-08-14 | 2022-04-22 | 东南大学 | 一种宽带集成的三向波分复用器 |
WO2022130505A1 (ja) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | 日本電信電話株式会社 | 光給電システム、光給電方法及び受電光通信装置 |
CN114039665A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-11 | 大连海事大学 | 一种用于RoF***的多载频生成和可靠传输方法 |
CN114039665B (zh) * | 2021-11-12 | 2023-10-31 | 大连海事大学 | 一种用于RoF***的多载频生成和可靠传输方法 |
CN115913322A (zh) * | 2022-10-09 | 2023-04-04 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 星载一体化应用的光采样宽带射频信号处理方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cvijetic et al. | 100 Gb/s optical access based on optical orthogonal frequency-division multiplexing | |
Cvijetic et al. | Orthogonal frequency division multiple access PON (OFDMA-PON) for colorless upstream transmission beyond 10 Gb/s | |
Hsueh et al. | A novel lightwave centralized bidirectional hybrid access network: seamless integration of RoF with WDM-OFDM-PON | |
US8897648B2 (en) | Orthogonal frequency division multiple access time division multiple access-passive optical networks OFDMA TDMA PON architecture for 4G and beyond mobile backhaul | |
CN110891206B (zh) | 一种基于光学频率梳和偏振复用的WDM-RoF-PON*** | |
Browning et al. | A silicon photonic switching platform for flexible converged centralized-radio access networking | |
Aldhaibani et al. | 2.5 Gb/s hybrid WDM/TDM PON using radio over fiber technique | |
JP2010245752A (ja) | 光/無線伝送装置 | |
US20120263474A1 (en) | Method for Arbitrary Optical Microwave and MM-Wave Generation | |
Honda et al. | Experimental analysis of LTE signals in WDM-PON managed by embedded pilot tone | |
Guan et al. | Silicon photonics in optical access networks for 5G communications | |
JP2014014028A (ja) | 光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システム | |
JP5435574B2 (ja) | 分散型RoF−MIMOアンテナシステムおよびセル形成方法 | |
JP5896415B2 (ja) | 光送受信装置 | |
JP4844432B2 (ja) | 光伝送装置及び方法 | |
El-Nahal | Bidirectional WDM-radio over fiber system with sub carrier multiplexing using a reflective SOA and cyclic AWGs | |
JP2013012866A (ja) | 光通信方法、送信器、受信器、及び光通信システム | |
Mun et al. | DAPSK-OFDM-based coherent PON and IFoF heterogeneous access network with PDM | |
Jia | Optical millimeter-wave signal generation, transmission and processing for symmetric super-broadband optical-wireless access networks | |
Haddad et al. | Impairment-aware control plane for next generation radio-over-fiber access networks | |
Rebhi et al. | High spectral efficiency multi-band radio over Fiber system for Next Generation Network | |
Gonem et al. | Experimental demonstration of soft-ROADMS with dual-arm drop elements for future optical-wireless converged access networks | |
Tashiro et al. | Experimental demonstration of RoF-DAS over WDM-PON with bandpass-sampling and optical TDM techniques | |
Soeiro et al. | Inter-ring band-transfer limited by laser wavelength drift in DD MB-OFDM metro networks | |
Hsueh et al. | Demonstration of converged bidirectional OFDM-m-QAM RoF and WDM-OFDM-PON access networks |